DE3542064A1 - Kopfradanordnung fuer einen recorder - Google Patents

Kopfradanordnung fuer einen recorder

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DE3542064A1 DE19853542064 DE3542064A DE3542064A1 DE 3542064 A1 DE3542064 A1 DE 3542064A1 DE 19853542064 DE19853542064 DE 19853542064 DE 3542064 A DE3542064 A DE 3542064A DE 3542064 A1 DE3542064 A1 DE 3542064A1
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Description

Es sind Recorder, z.B. Videorecorder, bekannt, bei denen ein rotierendes Kopfrad ganz oder teilweise von einem Magnetband umschlungen ist. Das Kopfrad trägt ein oder mehrere Köpfe, die auf dem Magnetband Spuren schräg, quer oder parallel zur Bandkante schreiben.
Bei bestimmten Recordern muß für den vorgeschriebenen Schreib­ vorgang aufeinanderfolgender Spuren oder sonstige Sonderbetriebs­ arten die Kopftrommel zusätzlich eine sogenannte Hubbewegung in Richtung der Rotationsachse ausführen. Eine derartige Hub­ bewegung wird z.B. benötigt bei einer sogenannten Matrix-Auf­ zeichnung mit parallel zur Bandkante verlaufenden Spuren ge­ mäß der älteren Patentanmeldung P 35 09 584. Die Hubbewegung kann auch dazu dienen, das Kopfrad in einen anderen Bereich des Magnetbandes zu verschieben. Das ist z.B. sinnvoll, wenn gemäß der DE-OS 33 07 324 auf dem Magnetband zwei oder mehrere Spurbahnen mit unterschiedlichen Signalen aufgezeichnet sind. Die Hubbewegung ist ebenfalls erforderlich bei einem Recorder mit Schrägspuraufzeichnung, bei dem gemäß der älteren Patent­ anmeldung P 35 17 317 zur Einchaltung von Sonderläufen das Kopfrad in Richtung seiner Achse verschoben werden muß.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine derartige Hubbewegung mit einer auf das Kopfrad axial einwirkenden Kurvenscheibe, mit einer Tauchkernspule, einem sogenannten Aktuator, oder mit einem Schrittmotor zu bewirken.
Die bisher bekannten oder vorgeschlagenen Lösungen für eine derartige Hubbewegung haben verschiedene Nachteile. Diese betreffen u.a. die Genauigkeit, das bei Umkehr der Hubbewegung auftretende Umkehrspiel, die relativ große zu reversierende Masse, die Abhängigkeit von der Schwerkraft, d.h. eine von der Lage des Gesamtgerätes abhängige Funktion, mechanische Ungenauigkeit und dgl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die genannte Hubbewegung des Kopfrades zu schaffen, die mit großer Genauigkeit, geringen Reibungsverlusten und geringen zu rever­ sierenden Massen arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung hat mehrere Vorteile. Dadurch, daß das Kopfrad und die die Hubbewegung auslösende Gewindespindel formschlüssig in Eingriff stehen,hat die Schwerkraft keine Einwirkung. Das bedeutet, daß die Kopfradanordnung unabhängig von ihrer jeweiligen Lage arbeitet. Die Lagerreibung und die Haftreibung werden gering gehalten, weil sowohl das Kopfrad als auch die Gewindespindel immmer, d.h. auch bei nicht vor­ handener Hubbewegung, in der gleichen Richtung mit hoher Geschwindigkeit rotieren. Die Hubbewegung wird lediglich durch eine Änderung der Geschwindigkeit der Gewindespindel erreicht. Das Kopfrad bewegt sich dann entsprechend der Differenz zwischen der Geschwindigkeit der Kopftrommel und der Geschwin­ digkeit der Gewindespindel in der einen oder anderen axialen Richtung. Da Kopftrommel und Gewindespindel ständig in der gleichen Richtung rotieren, ist keine Reversion von rotieren­ den Massen erforderlich.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine konstruktive Ausführung der erfindungsgemäßen Kopfradanordnung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Steuerschaltung für die in Fig. 1 verwende­ ten Motoren.
In Fig. 1 ist in dem ortsfesten Rahmen 1 mittels Lager 2, 3 die die Gewindespindel 6 tragende Welle 4 drehbar, aber axial un­ verschiebbar gelagert. Das untere Ende der Welle 4 ist mit dem Rotor 5 des Motors M 2 verbunden,dessen Stator 7 fest mit dem Rahmen 1 verbunden ist. Das Kopfrad 8, das die Kopfscheibe 12, die Köpfe K 1,K 2 und die Trommel 14 enthält, ist über die Gleitlager 9, 10 drehbar auf der Welle 4 gelagert. Dabei greift die Gewindespindel 6 in die fest mit der Trommel 14 verbundene Mutter 11 ein. Das Magnetband 15 ist um das Kopfrad 8 herum­ geführt, z.B. über einen Winkel von 180°. Die Signale werden von den Köpfen K 1,K 2 über die rotierenden Übertrager 23 und die flexiblen Leitungen 17 den Aufnahme oder Wiedergabever­ stärkern zugeführt. An der Tommel 14 ist außerdem der Rotor 16 des Motors M 1 befestigt. Der Stator 19 des Motors M 1 ist über die Lager 28, 29 auf der Trommel 14 relativ zu dieser drehbar gelagert und enthält die Statorwicklung 20. Der Stator 19 ist über den Stift 21 und das Lager 22 so mit dem Rahmen 1 verbunden, daß der Stift 21 in dem Schlitz 13 des Rahmens 1 in Axialrichtung A-A bewegbar ist, jedoch eine Drehung des Stators 19 verhindert.
Die Teile 9, 10, 11, 12, K 1, K 2, 14, 16 bilden den um die Achse A rotierenden Teil der Kopfradanordnung. Die Teile 19,20,21,30 bilden den Teil der Kopfradanordnung, der nicht rotieren kann, aber in Richtung der Achse A verschiebbar ist.
Die Wirkungsweise ist folgende: Der Motor M 1 wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 6000 Upm angetrieben, so daß das Kopfrad 8 mit dieser Drehzahl um die Achse A rotiert. Die Welle 4 mit der Gewindespindel 6 wird durch den Motor M 2 in der gleichen Richtung wie das Kopfrad 8 und mit der gleichen Umdrehungszahl angetrieben. Wegen der gleichen Umdrehungs­ zahlen besteht zwischen der Gewindespindel 6 und der Mutter 11 keine Relativbewegung, so daß das Kopfrad 8 rotiert, in Richtung der Achse A jedoch nicht bewegt wird. In Fig. 1 unten ist dieser Zustand vor t 1 angedeutet. Im Zeitpunkt t 1 wird die über die Klemmen 18 an die Wicklung 33 angelegte Steuerspannung Us erhöht, so daß der Motor M 2 schneller läuft, z.B. mit 6010 Upm. Dadurch dreht sich die Gewindespindel 6 in die Mutter 11 langsam hinein, so daß das Kopfrad 8 in erwünschter Weise eine Hubbewegung 34 nach unten ausführt. Im Zeitpunkt t 2 werden die Steuerspannung Us und damit die Drehzahl der Gewindespindel 6 entsprechend verringert, so daß jetzt die Gewindespindel 6 sich aus der Mutter 11 herausdreht und das Kopfrad 8 in Hub­ richtung 34 nach oben bewegt wird. Der Amplitudensprung der Spannung Us bei t 1, t 2, t 3 bestimmt also die Geschwindigkeit der Hubbewegung 34 und die Dauer t 1-t 2 oder t 2-t 3 die Amplitude der Hubbewegung 34.
Jeweils an den Grenzen der maximal zulässigen Hubbewegung wirkt der Stift 21 auf Kontakte 25 oder 26 ein, die den An­ trieb durch die Motoren M 1, M 2 abschalten. Dadurch wird ver­ hindert, daß die Mutter 11 über die Enden der Gewindespindel 6 hinaus bewegt wird.
Für den Motor M 1 wird ein eisenloser, elektronisch kommutierter sogenannter Luftspulenmotor verwendet und für den M 2 ein elektronisch kommutierter Flachläufer. Es können jedoch auch mechanisch kommutierte Motoren, Ankermotoren und dgl. ver­ wendet werden.
Die Steuerelektronik für die beiden Motoren M 1, M 2 ist so aus­ gebildet, daß die beiden Motoren synchron und gleichmäßig hochlaufen und wieder auslaufen. Das ist wichtig, damit nicht durch eine zu große Abweichung der Drehzahlen der beiden Motoren M 1, M 2 eine unzulässige große Hubbewegung 34 entsteht.
Das Zusammenwirken zwischen der Mutter 11 und der Gewindespin­ del 6 kann auch durch ein Kugelgewindegetriebe realisiert werden. Bei einem derartigen Getriebe sind über einen Teil eines Gewindeganges Kugeln angeordnet, die etwa nach Durchlauf einer Windung in eine Kammer oder einen Hohlraum der Mutter zurückfallen und dann erneut in einen Gewindegang eingeführt werden. Derartige Kugelgewindegetriebe sind handelsüblich und ermöglichen eine besonders spielfreie, reibungslose und saubere Übertragung der Bewegung.
Der Anordnung gemäß Fig. 1 kann eine Einrichtung zugeordnet sein, die den für das jeweilige Magnetband 15 optimalen Hub hinsichtlich Lage und Amplitude ermittelt und dementsprechend den Hub durch die Steuerspannung Us einstellt. Eine derartige Einrichtung ist beschrieben in der älteren Patentanmeldung P 35 29 008.0. An dem Rahmen 1 kann zusätzlich der sogenannte Capstan angeordnet sein, der den Längstransport des Magnet­ bandes 15 mit einer geringen Geschwindigkeit von z.B. 20 mm pro Sekunde bewirkt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen etwa folgende Werte vor:
Umdrehungszahl des Kopfrades 8:6000 Upm Durchmesser des Kopfrades 8:17 mm Maximale Hubbewegung 34:4 mm Breite des Magnetbandes 15:8 mm
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.
Das Magnetband 15 ist über die Umlenkstifte 32 a und 32 b etwa über einen Winkel von 180° um das Kopfrad 8 herumgeführt. Das Band 15 stützt sich dabei auf dem feststehenden Führungsschuh 31 ab, der fest mit dem Rahmen 1 verbunden und in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Das Band 15 hat also relativ zum Rahmen 1 immer die gleiche Lage in Hubrichtung 34. Der Längstransport des Bandes 15 erfolgt mit dem Capstan 27 und der Gummiandruck­ rolle 30, die ebenfalls an dem Rahmen 1 gelagert sind.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung zur Steuerung der beiden Motoren M 1,M 2. Für die synchrone Steuerung ist ein gemeinsamer Oszilla­ tor 35 vorgesehen, der über den Frequenzteiler 36 mit dem Teilerfaktor n, die PLL-Schaltung 37 und die Treiberstufe 38 den mit einem Tachogenerator T 1 versehenem Motor M 1 und außer­ dem über den Frequenzteiler 39, die PLL-Schaltung 40 und die Treiberstufe 41 den mit dem Tachogenerator T 2 versehenen Motor M 2 steuert. Der Motor M 1 wird, gesteuert vom Oszillator 35, mit konstanter Drehzahl angetrieben. Die Drehzahl des Motors M 2 ist durch eine Änderung des Teilerfaktors n auf n+x und n-x durch die Steuerspannung Us veränderbar, so daß sich die Drehzahl des Motors M 2 entsprechend der Steuerspannung Us für die Erzeugung der Hubbewegung 34 ändert.
Als Not- und Stillstandsbremse kann zusätzlich ein auf das Kopfrad 8 und den Rotor 5 des Motors M 2 wirkender Hubmagnet eingesetzt werden. Mit einem solchen Hubmagnet, der z.B. mit gummiartigen Bremsbelägen auf den Umfang des Kopfrades 8 und/oder des Rotors 5 einwirkt, kann zu definierten Zeitpunkten, für einen definierten Zeitraum und unter bestimmten Bedingun­ gen eine Bremsung, also Arretierung von Kopfrad 8 und Rotor 5 erreicht werden. Die Bremsung dieser beiden Teile erfolgt z.B. bei einer Änderung der Betriebsart oder beim Transport des gesamten Gerätes. Beispielsweise wirkt ein Hubmagnet im Ruhezustand stets als Bremse auf die genannten Teile und wird nur durch eine Steuereinheit dann gelockert, wenn die Drehung der beiden genannten Teile 8, 5 erfolgen soll. Der Hub­ magnet kann auch zusätzlich durch die Schalter 25, 26 ausgelöst werden, um eine Bewegung des Kopfrades 8 über die beiden End­ stellungen hinaus zu verhindern.

Claims (18)

1. Kopfradanordnung für einen Recorder mit einem um eine Achse (A) rotierenden, von einem Magnetband (15) um­ schlungenen Kopfrad (8), das durch eine Hubbewegung (34) in Richtung der Achse (A) verstellbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das rotierende Kopfrad (8) auf einer in gleicher Richtung rotierenden Gewindespindel (6) gelagert ist, deren Rotationsgeschwindigkeit zur Erzeugung der Hubbewegung (34) durch eine Steuerspannung (Us) veränder­ bar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Kopfrades (8) und der Gewindespindel (6) je ein Motor (M 1, M 2) vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfrad (8) mit dem Rotor (16) eines Motors (M 1) ver­ bunden ist, dessen Stator (19) unverdrehbar, aber axial verschiebbar an einem ortsfesten Rahmen (1) gelagert ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmen (1) die Gewindespindel (6) drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmen (1) ein als Stützelement oder Lineal für das Band (15) dienendes Teil (31) vorgesehen ist, das das Kopfrad (8) im Bereich des einlaufenden und auslaufen­ den Bandes (15) schuh- oder bügelförmig umgibt (Fig. 2).
6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmen (1) der Capstan (27) für den Längstransport des Bandes (15) angeordnet ist (Fig. 2).
7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren (M 1, M 2) von einem gemeinsamen Oszilla­ tor (35) gesteuert sind (Fig. 3).
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (M 1, M 2) je vom Ausgang einer PLL-Schaltung (37, 40) gesteuert sind, an deren Eingänge die Ausgänge des Oszillators (35) und eines Tachogenerators (T 1, T 2) des Motors (M 1, M 2) angeschlossen sind (Fig. 3).
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Oszillators (35) und den PLL- Schaltungen (37, 40) Frequenzteiler (36, 39) liegen (Fig. 3).
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilerfaktor (n) für den Frequenzteiler (39) im Steuerweg des Motors (M 2) für die Gewindespindel (6) durch die Steuerspannung (Us) einstellbar ist (Fig. 3).
11. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren (M 1, M 2) beim Anlauf und Auslauf so gesteuert sind, daß ihre Drehzahlen sich synchron und in gleicher Weise ändern.
12. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (M 1, M 2) elektronisch kommutierte Motoren sind.
13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfrad (8) mittels eines Kugelgewindegetriebes auf der Gewindespindel (6) gelagert ist.
14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Endkontakte (25, 26) vorgesehen sind, die bei der maxi­ mal zulässigen Hubbewegung (34) durch ein Teil (21) des Kopfrades (8) betätigt werden und die Antriebe (M 1, M 2) für das Kopfrad (8) und die Gewindespindel (6) ab­ schalten.
15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die durch Beschreiben und anschließendes Lesen des Bandes (15) den zur Aus­ nutzung des Bandes (15) optimalen Hubbereich ermittelt und dementsprechend Lage und Amplitude des Hubes steuert.
16. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am einen und/oder anderen Ende die Gewindespindel (6) einen Freischnitt aufweist, in dem das Kopfrad (8) und die Gewindespindel (6) außer Eingriff gelangen.
17. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Not- und Stillstandsbremse ein auf das Kopfrad (8) und den Rotor (5) des Motors (M 2) für die Gewindespindel (6) wirkender Hubmagnet vorgesehen ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet mit gummiartigen Bremsbelägen auf den Umfang des Kopfrades (8) und/oder des Rotors (5) ein­ wirkt.
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